《无人机测绘技术》项目2任务1无人机航测任务规划

《无人机测绘技术》项目二

无人机测绘数据采集任务1

无人机航测任务规划随着无人机越来越多的被应用到各种行业当中，而任务规划是无人机执行任务过程中至关重要的一步，无人机任务规划的目的是找出一条最优飞行航路，在确保无人机安全的前提下最大限度的发挥无人机的作用。本任务我们将对无人机航测任务规划进行学习，为后续无人机测绘实践打下坚实的基础。任务引入正确认识自身岗位，热爱本职工作，时刻保持恭敬心与敬畏心；严格遵守岗位操作规程，确保工具、设备和自身的安全；养成良好的团队协作精神和较强的组织沟通能力。思政要点03能够按照无人机航线规划要点和要求完成无人机的航测任务规划；技能要点02掌握无人机航测任务规划的原则知识要点；了解无人机航测任务规划软件的功能特点；掌握无人机仿地飞行的优势及设置方法。知识要点01学习目标无人机航测任务规划的航线规划原则；无人机航测任务规划实施。无人机航测任务规划实施。重点难点学习重点和难点03无人机航测任务规划实施02无人机航测任务规划软件01无人机航测任务的航线规划原则目录CONTENTS2无人机航测任务规划Part1无人机航测任务的航线规划原则飞行参数设计确认航摄区域的地形状况，根据相机参数、比例尺等，计算飞行高度和基线长度等内容，做好航线布设工作。航摄分区123分区界线一般应与图廓线相一致。分区内的地形高差不应大于1/6航摄高。当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以划分航摄分区。航线敷设固定翼设计飞行高度应高于摄区和航路最高点100m，设计总航程应小于无人机能到达的最远航程，避免无人机撞山或者因燃油耗尽造成飞行事故；根据相机镜头、地面分辨率、像元尺寸确定航高，高差突变地区根据实际地形和要求确定；航线方向一般根据风向、航摄区域的地势走向、区域形状等合理规划；进行水域摄影时，应尽量避免像主点落水，要确保所有岛屿达到完整覆盖，并能构成立体像对。航线敷设航高设计：根据成图比例尺和相机参数的设定，地面站软件会自动生成航线的飞行高度；相片重叠度设计：一般规定航向重叠度为60%，最少不得少于53%；旁向重叠度为30%，最少不得少于15%；航线形状：航线形状根据航摄成果要求、无人机平台和任务设备性能，常见可选的航线形状为套耕航线、蛇形航线、带状航线和井字航线等；仿地飞行：在地形起伏较大的测区，有些无人机设备会提供仿地飞行的功能，在保证航摄成果质量的同时，可以大幅度提高航摄效率。2无人机航测任务规划Part2无人机航测任务规划软件无人机地面站功能任务回放功能根据保存在数据库中的飞行数据，在任务结束后，使用回放功能可以详细地观察飞行过程的每一个细节，检查任务执行效果。航线规划功能具有航测功能的地面站可以自动生成常见的几种航测航线，并将拍照等指令附加在航点设置上，以应对多种作业需求。飞行监控功能及无人机控制将主要的信息用虚拟仪表或其他控件显示，供地面操纵人员参考。同时根据飞机的状态，实时地发送控制命令，操纵无人机飞行。任务设备控制功能地面控制站可以设定控制或实时控制无人机搭载的任务设备，并监控其工作状态。常见无人机航测任务规划软件DJIPilot2是深圳大疆创新科技有限公司为大疆旗下无人机、云台相机等产品设计的一款航线任务规划软件，该款软件具有非常强大的画面监控能力和航线规划能力，通过使用该款软件可以有效配合大疆行业飞行器实现流畅的实时图传、飞行器的操控、云台相机控制等内容。DJIPilot2App多旋翼无人机航测任务规划软件常见无人机航测任务规划软件UAVGCS地面站是基于航测用户中心设计的垂直起降固定翼无人机航测任务规划软件，具有理想的人机交互界面。专为航测新手设计的智能地面站航线规划算法，能够优化航线规划操作步骤并一键生成测绘航线，在保证数据采集精度的基础上减少数据采集量，大幅度优化了航线里程，给使用人员带来高效的航测体验。UAVGCS地面站垂直起降固定翼无人机航测任务规划软件2无人机航测任务规划Part3无人机航测任务规划实施无人机航线规划注意要点飞行环境限制无人机在执行任务时，会受到禁飞区、障碍物、险恶地形等复杂地理环境的限制，在飞行过程中应尽量避开相关区域。无人机物理性能无人机物理性能会对飞行航迹产生影响，无人机飞行过程中应充分考虑自身的物理性能，防止飞行过程中受自身物理性能影响导致坠毁。实时性要求由于任务的不确定性，实际飞行过程中难以保证获得的环境信息不发生变化，常常需要临时改变飞行任务。航线规划要求根据所需成图比例确定地面分辨率和航高。重叠度设置要求航向的重叠度不能低于53%，设置在60%-80%之间，旁向重叠度不低于15%，设置在15%-60%之间（航线规划重叠率设置可根据实际地理环境进行调整）。像片的倾角应当小于5°，最大的倾角不超过12°，倾角大于8°的像片数量上不能大于总像片数量的10%。地形条件相对困难的地区倾角应小于8°，最大倾角不超过15°，倾角大于10°的像片数量不能大于总像片数量的10%。航摄区边界覆盖中要求保证测区全覆盖，在边界上沿着航线方向的覆盖范围要超过2条的航线，边界上旁向摄区的覆盖范围应超出测区一条航线或超过像幅的50%。山区飞行时，应避免飞行器撞山，地势起伏区域，应该确保最低点分辨率以及最高点重叠度均满足精度要求，并规划好高差航线。应该避免像主点落在特征点较为贫乏的区域，要尽可能避免同类地物处于一张像片中。针对落差较大的测区执行航摄任务时，要在保证飞行器安全飞行的前提下合理地进行航摄分区。航线规划要求垂直起降固定翼无人机任务规划设置航测区域1设置航测参数2自动生成航点3导出任务4垂直起降固定翼无人机任务规划①首先，选择地图源，本案例中采用“高德地图”。其次，在地图中找到航测区域，建议使用“UAV”选项卡中“搜索位置”功能，找到航测区域位置“清华大学”。设置航测区域垂直起降固定翼无人机任务规划②点击右侧航测选项卡，在地面站地图显示区可见一个阴影多边形区域，长按鼠标左键拖动该阴影区域至所需航测位置，单击多边形的边可增加多边形的顶点，通过拖动多边形的顶点可调整航测区域的范围及形状。设置航测区域垂直起降固定翼无人机任务规划设置航测参数建议：默认航向重叠率为75%，旁向重叠率为60%，若想达到较高品质成果，建议航向重叠率不低于80%，旁向重叠率不低于65%。在航测选项卡中按航测要求设定分辨率、飞行高度、航线角度与重叠率，其中飞行高度与分辨率互为影响，无人机飞行高度越高，飞行时获得的图像中每个像素所代表的地面距离就越大，单次作业面积也就越大。垂直起降固定翼无人机任务规划航测参数设置完成后，可以在航测信息数据栏中了解航测作业相关信息，点击生成航点即可自动规划生成航测任务。自动生成航测任务垂直起降固定翼无人机任务规划航测任务设置完成后，点击UAV菜单栏中的“导出任务”选项，选择保存路径后即可保存航测任务。同理，选择“加载任务”即可加载航测任务直接使用。导出或加载任务启动遥控器电源并打开DJIPilot2软件，点击DJIPilot2主界面的“航线”选项进入航线规划。步骤一：开启遥控器以DJIPilot2软件为例，对多旋翼无人机地面站任务规划方法步骤进行说明多旋翼无人机地面站任务规划①进入航线界面后会显示“创建航线”和“航线导入（KMZ/KML)”两个选项，点击“创建航线”进入创建航线界面，航线后续也将保存在此界面。步骤二：创建航线多旋翼无人机地面站任务规划适用于规划一条航线，让飞机沿着该航线进行拍照或录像。航点飞行适用于对一片区域进行下视影像采集，再进行二维重建。建图航拍适用于多相机多角度对一片区域进行影像采集，再进行三维重建。倾斜摄影适用于对河道、铁路等带状区域进行下视影像采集，获取影像数据。航带飞行②根据任务需求及任务环境选择所需创建的航线类型。这里以倾斜摄影素材采集为例进行航线规划，点击“倾斜摄影”进入倾斜摄影航线规划界面。步骤二：创建航线多旋翼无人机地面站任务规划多旋翼无人机地面站任务规划③进入倾斜摄影后，在任务区域中点击“点击生成测绘区域”即可生成航线任务区域。步骤二：创建航线多旋翼无人机地面站任务规划④调整任务区域大小，合理设置任务区域范围，将所需要采集数据的区域全部调整在蓝色范围内，并进行航线名称设置。步骤二：创建航线多旋翼无人机地面站任务规划⑤点击“选择相机”选项选择数据采集相机，这里以DJIMavic3E行业版为例，点击“DJIMavic行业版”，选择“广角相机”即可生成航线。在倾斜摄影中共可生成5条航线，第1条为正射影像航线，其余为倾斜拍摄的航线。步骤二：创建航线多旋翼无人机地面站任务规划①云台俯仰角度（倾斜）设置可根据任务需求调整云台俯仰角度，云台俯仰角度可调整范围为-85°到-40°，当测区内建筑高差较大时建议增加倾斜角度以拍摄出更多建筑物上层的影像，当测区内建建筑密集时可以减小云台角度以拍摄出更多的楼宇间的影像。步骤三：设置航线参数多旋翼无人机地面站任务规划②航线高度设置现以“相对起飞点高度”高度模式为例进行高度模式设置。“相对起飞点高度”需进行航线高度、被拍摄面相对于起飞点高度、安全起飞高度等参数设置。根据任务区域及任务区域周围建筑物高度，航线高度必须高于周边建筑。步骤三：设置航线参数多旋翼无人机地面站任务规划③航线速度设置包括起飞速度、航线速度、航线速度（倾斜）和主航线角度等参数设置。步骤三：设置航线参数起飞速度指的是飞行器起飞进入航线前的速度,并不是指飞行器垂直起飞的速度。起飞速度航线速度是指正射影像航线飞行速度。航线速度航线速度（倾斜）是指倾斜摄影航线的飞行速度。航线速度（倾斜）主航线角度是指航线的飞行角度。主航线角度多旋翼无人机地面站任务规划④完成动作设置“完成动作”选项是用来进行设置飞行器完成航线任务后的下一步操作。步骤三：设置航线参数在完成任务后飞行器将会悬停在最后一个航点，等待遥控器发布下一个指令。退出航线模式完成航线任务后，飞行器将会直接飞回降落点。自动返航完成航线任务后，飞行器将会在最后的任务的截止点进行原地降落。原地降落飞行器在完成任务后将会飞回航线的起始点进行悬停，等待遥控器的下一步指令。返回航线起始点悬停多旋翼无人机地面站任务规划①进入航线高级设置点击“高级设置”即可进入航线高级设置界面，可以进行旁向重叠率、航向重叠率、边距、拍照模式等设置操作。步骤四：航线参数高级设置多旋翼无人机地面站任务规划②重叠率设置DJIPilot2App重叠率设置包括旁向重叠率、航向重叠率、旁向重叠率（倾斜）和航向重叠率（倾斜）设置。步骤四：航线参数高级设置旁向重叠率指的是在弓字航线中，相邻两条航线所拍摄照片的重叠率，旁向重叠率越高，则相邻的两条航线也就越近。航向重叠率指的是在同一条航线中，先后连续拍摄的俩张照片中所拍摄物的重叠率。建议：默认航向重叠率为75%，旁向重叠率为60%，若想达到较高品质成果，建议纵向重叠率不低于80%，横向重叠率不低于65%。多旋翼无人机地面站任务规划③边距设置边距指的是航线超出测区拍照的范围，此设置是为了保证测区最外一层的素材采集成果。步骤四：航线参数高级设置多旋翼无人机地面站任务规划④拍照模式设置拍照模式分为等时间隔拍照和等距间隔拍照，可根据任务需求选择拍照模式。步骤四：航线参数高级设置等时间隔拍照指的是无人机按照固定的时间进行拍照。等时间隔拍照等距间隔拍照指的是无人机按照一定的飞行距离进行拍照。等距间隔拍照多旋翼无人机地面站任务规划⑤储存航线当完成航线规划后点击储存按钮进行航线储存，可在航线界面查看储存航线。步骤四：航线参数高级设置多旋翼无人机地面站任务规划注意：为减少运动模糊，快门速度建议快于1/500s。⑥相机设置点击相机FPV界面，进行相机设置。推荐相机模式为M档，ISO设置为Auto，并根据需要设置快门与光圈。步骤四：航线参数高级设置仿地飞行在山区等高程差较大的区域采集数据时，使用仿地飞行可使飞行器跟随地形变化调整飞行高度，确保飞行器与地面的相对高度保持不变，从而使各区域采集照片的GSD保持一致，提升测绘数据的精确性，同时确保飞行安全。仿地飞行实时仿地功能无需DSM文件，在飞行过程中通过飞行器的视觉系统实时探测前方200m的地形起伏，实现仿地飞行。建议在环境和光线满足视觉系统工作条件且地形坡度小于75°的区域使用该功能。开启实时仿地功能并执行航线任务时，飞行界面右下角会显示飞行器前方150m的地形走势以及飞行器对地高度信息。a.对地面高度（AGL）：飞行器距离正下方地面的高度。b.飞行器速度方向：显示飞行器运动的速度矢量方向。c.飞行轨迹线：显示飞行器已经飞过的飞行轨迹线。d.地形走势线：显示飞行器当前所处区域内的地形走势。e.限高：显示飞行器的限飞高度。实时仿地功能仿地飞行